(57)【要約】【課題】  反射部の拡散反射効率を向上させた半透過型液晶表示装置を提供すること。 【解決手段】  各画素毎に、ほぼ矩形状の透過部２４と、前記透過部２４の周囲に設けられ、層間膜上に複数の凸部４３を有する反射部２８とを備えた半透過型液晶表示装置において、前記透過部２４の少なくとも一対の対向する辺の外側が一対の細長い形状の反射部４４、４５を形成しており、前記一対の細長い形状の反射部４４、４５に複数の凸部４３を整列して配置し、前記ほぼ矩形状の透過部２８の周囲を、前記凸部４３が切断されないように、前記凸部の裾の形状に合わせて前記反射部の平坦部に食い込むように曲線状ないしは凹凸状とする。【選択図】    図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各画素に、層間膜上に複数の凸部を有する反射部と、該反射部に囲まれた開口部内に形成された透過部を備えた半透過型液晶表示装置において、前記開口部に隣接する前記反射部の凸部を整列して配置し、前記整列して配置された凸部が切断されないように、前記凸部の裾の形状に合わせて前記開口部を形成したことを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【請求項２】
各画素に、複数の凸部を有する反射部と、前記反射部に囲まれた開口部と、前記開口部の内に形成された透過部を備えた半透過型液晶表示装置において、
前記開口部の縁は、前記凸部の裾に沿った形状であることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【請求項３】
前記開口部の縁は、整列して配置された前記凸部の裾に沿った形状であることを特徴とする請求項２に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項４】
各画素に、複数の凸部を有する反射部と、前記反射部に囲まれた開口部と、前記開口部の内に形成された透過部を備えた半透過型液晶表示装置において、
前記開口部に隣接する前記凸部の裾は、前記開口部の外縁となっていることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【請求項５】
前記開口部に隣接する前記凸部は、整列して配置されていることを特徴とする請求項４に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項６】
前記複数の凸部は、裾部が円形状と成っていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項７】
前記複数の凸部は、裾部が多角形状となっていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の半透過型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半透過型液晶表示装置に関し、特に反射部の拡散反射効率をより向上させた半透過型液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報通信機器のみならず一般の電気機器においても液晶表示装置の適用が急速に普及している。特に、携帯型のものについては消費電力を減少させるためにバックライトを必要としない反射型の液晶表示装置が多く用いられているが、この反射型液晶表示装置は、外光を光源として用いるために、暗い室内などでは見えにくくなってしまう。そこで、近年に至り特に透過型と反射型の性質を併せ持つ半透過型の液晶表示装置の開発が進められてきている。（特許文献１、２参照）
この半透過型液晶表示装置は、一つの画素内に透明電極を備えた透過部と反射電極を備えた反射部を有しており、暗い場所においてはバックライトを点灯して画素領域の透過部を利用して画像を表示し、明るい場所においてはバックライトを点灯することなく反射部において外光を利用して画像を表示しているため、常時バックライトを点灯する必要がなくなるので、消費電力を大幅に低減させることができるという利点を有している。
【０００３】
この半透過型液晶表示装置においては、周囲光を利用して明るい表示を行なうためには、あらゆる角度からの入射光に対して表示画面に垂直な方向へ散乱する光の強度を増加させる必要があり、そのため、あらゆる角度からの入射光に対して観察者の方向へ散乱させるような最適な反射特性を有する光利用効率の高い反射手段が必要となっている。
【０００４】
また、この反射手段は、反射モードで良好なペーパホワイト特性を有する表示を実現するために、反射層が適度な拡散反射特性（配光分布）を有することが必要である。反射面が鏡面に近いと正反射（鏡面反射）が強くなり、周囲の像の写り込みが生じ、逆に、拡散反射性が強すぎると輝度が低下するという問題が生じる。
【０００５】
このような半透過型液晶表示装置の一例を図１〜図３を用いて説明する、図１は半透過型液晶表示装置の一画素分の平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ’線に沿った断面図であり、また、図３は図１のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。
【０００６】
この半透過型液晶表示装置１０は、透明な絶縁性を有するガラス基板１２上に、アルミニウムやクロム等の金属からなる複数の走査線３２が略等間隔で平行に形成されており、また、隣り合う走査線３２間の略中央には走査線３２と同時に補助容量線Ｃｓが平行して形成されている。そして、走査線３２からはゲート電極Ｇが延設されている。
【０００７】
ガラス基板１２上には、走査線３２、補助容量線Ｃｓ、ゲート電極Ｇを覆うようにして窒化シリコンや酸化シリコンなどからなるゲート絶縁膜１４が積層され、このゲート電極Ｇの上には、ゲート絶縁膜１４を介して非晶質シリコンや多結晶シリコンなどからなる半導体層１５が形成され、またゲート絶縁膜１４上には複数の映像線３４が走査線３２と直交するようにして形成されている。なお、この映像線３４は図示しないが下部をＡｌとし、上部をＣｒにより形成した２層構造をしている。また、映像線３４からはソース電極Ｓが延設され、このソース電極Ｓは半導体層１５と接続している。
【０００８】
さらに、映像線３４、ソース電極Ｓと同一の材料でかつ同時形成されたドレイン電極Ｄがゲート絶縁膜１４上に設けられており、半導体層１５と接続している。
【０００９】
ここで、走査線３２と映像線３４とに囲まれた領域が１画素に相当する。そしてゲート電極Ｇ、ゲート絶縁膜１４、半導体層１５、ソース電極Ｓ、ドレイン電極Ｄによってスイッチング素子となるＴＦＴ素子１６が構成され、それぞれの画素にこのＴＦＴ素子１６が形成される。この場合、ドレイン電極Ｄと補助容量線Ｃｓによって各画素の補助容量を形成することになる。
【００１０】
映像線３４、ＴＦＴ素子１６、ゲート絶縁膜１４を覆うようにして例えば無機の絶縁膜からなる層間絶縁膜（保護絶縁膜１８）が積層され、この保護絶縁膜１８上に、有機絶縁膜からなり、表面に凸部が形成された層間膜２０が積層されている。そして保護絶縁膜１８と層間膜２０には、ＴＦＴ素子１６のドレイン電極Ｄに対応する位置にコンタクトホール２２が、またＴＦＴ素子１６から離れた位置に開口部２４が長方形状に形成されている。
【００１１】
それぞれの画素において、層間膜２０上、コンタクトホール２２上及び開口部２４の表面には例えばＩＴＯ(Indium Tin Oxide)からなる透明電極１７が形成されており、そのうち層間膜２０及びコンタクトホール２２上に位置する透明電極１７上にはアルミニウムからなる反射電極２６が設けられている。アルミニウムは、反射率が高く低抵抗であるため、反射電極２６の材料として一般的に用いられている。この他、反射電極２６の材料としてはアルミニウムを含む合金、銀などが使用できる。
【００１２】
ガラス基板１２の底面方向から見た場合、反射電極２６は隣接する反射電極２６と接しないで、かつ走査線３２、映像線３４とに若干重なるようにして形成され、また、開口部２４の周囲を囲むようにして形成されている。
【００１３】
そして、ガラス基板１２の下方には、図示しない周知の光源、導光板、拡散シート等を有するバックライト装置が配置されており、また、開口部２４及び反射電極２６の上方には総ての画素を覆うように配向膜が積層され、そして、それぞれの画素に対応して形成されるＲ、Ｇ、Ｂ３色のカラーフィルタ、対向電極等が設けられているカラーフィルタ基板（図示せず）をこのガラス基板１２と対向させ、両基板を貼り合せ、両基板間に液晶を注入することにより半透過型液晶表示装置１０となる。
【００１４】
この半透過型液晶表示装置１０において、開口部２４より透明電極１７が覗いている範囲が透過部であり、この透過部においてバックライト装置から出射してきた光が通過し、また反射電極２６が積層されている範囲が反射部２８であり、この反射部２８において外光が反射される。
【００１５】
この場合、反射部２８の凸部の形状は、反射層が適度な拡散反射特性を持つようにするために、図４に示したように、凸部の裾の径ｄは約１０μｍ程度、凸部の高さｈは約０．５μｍ程度、また、凸部の傾斜角度θは１０°以下、好ましくは７°程度に形成される。また、一画素における透過部及び反射部２８の占める割合は調整可能であるが、あまり透過部の占める割合が多くなってしまうと反射部２８の割合が少なくなるので、外光の反射量は減ってしまう。逆に透過部の占める割合が少なすぎると外光の不足をバックライトの光で補うには不十分となってしまう。通常は透過部の占める割合が約２０％となっている。
【特許文献１】特開２００１−３５０１５８号公報（２〜３頁、図４）
【特許文献２】特開２０００−２５８８２号公報（３〜４頁、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上述のような従来の半透過型液晶表示装置は、暗い場所においてはバックライトを点灯して画素領域の透過部を利用して画像を表示し、明るい場所においてはバックライトを点灯することなく反射部において外光を利用して画像を表示しているため、常時バックライトを点灯する必要がなくなるので、消費電力を大幅に低減させることができるが、半透過型液晶表示装置は反射部が存在するために透過型液晶表示装置と比すると透過率が低いため、反射部の明るさを確保しつつ透過部の透過率をより改善することが求められていた。
【００１７】
本発明者は、半透過型液晶表示装置の構成を種々検討した結果、半透過型液晶表示装置においては、各画素の開口部に存在する反射膜がほとんど表示に寄与していないことを見出した。すなわち、半透過型液晶表示装置においては、各画素の開口部エッジ周辺の急傾斜部分（図３におけるＸ及びＸ’部分。）では反射膜の傾斜角度はほぼ７０°〜８０°程度となっており、最適な拡散反射特性を得る角度１０°以下からはかけ離れた数値となっている。したがって、この急傾斜部分に入射した光はほとんど正面へ反射されることがないため、この急傾斜部分は実質的に反射部としての作用を果たし得ないわけである。
【００１８】
この急傾斜部分における反射光について図５を用いて説明する。図５（ａ）〜図５（ｃ）において、上下に伸びる直線Ｙは各画素における開口部の外縁を表し、丸印は反射電極の凸部４１の裾部分を示す。そして図５（ａ）〜図５（ｃ）のＹの右側が急傾斜部となる。なお、この凸部４１は、フォトレジストにより層間膜を形成するとともにその表面に多数の凸状パターンを形成させた後に熱処理して表面の角落としを行うことにより作製される。
【００１９】
図５（ａ）は、凸部４１の裾部から離れた位置に開口部の外縁Ｙがある状態を示している。この場合裾部から外縁Ｙまでは略平坦な状態となっており、最適な拡散反射特性を得ることができない領域が多く存在してしまう。図５（ａ）の状態から凸部４１のピークの位置を右方向にずらしていくと、凸部４１の裾部は直線状の外縁Ｙにより切断された状態となる（図５（ｂ）参照）。この場合凸部４１の右側の一部が急傾斜部分となるので、凸部４１による反射に有効なエリアが減少してしまう。また凸部４１の左側においてはそのままなので、観察者が右方向から見た場合と左方向から見た場合とで明るさが異なってしまう。凸部４１のピークの位置を更に右方向にずらしていくと、最終的に凸部４１のピークの位置が直線状の外縁Ｙに位置するようになる（図５（ｃ）参照）。この場合凸部４１の右側は総て急傾斜部となり、さらに凸部４１における反射に利用できる有効なエリアが減少してしまい、さらにはより右側と左側とで明るさに違いが生じてします。
【００２０】
なお、凸部の形状としては、図５に示したような裾部が円形となるもの以外に、図６に示したような多角形状（例えば六角形状）となるものを採用しても、同様に反射に利用できる有効なエリアが減少してしまう。なお、図６（ａ）〜図６（ｃ）は、それぞれ図５（ａ）〜図５（ｃ）に対応する図であり、それぞれ図５（ａ）〜図５（ｃ）に示したものと同様の反射特性を示す。
【００２１】
したがって、上記のように開口部の周囲にある反射部の凸部４１の裾部が急傾斜部分により切り取られる状態となると、その分だけ反射に利用できる領域が減少し、また反射光に指向性が表れてしまう。
【００２２】
急傾斜部分は、反射部に層間膜を設ける必要があることから、物理的に排除することはできない。また表示に寄与する反射がなされるのは反射部に設けられた凸部であって、急傾斜部に見られるような反射部の平坦部分ではない。そこで、発明者らはこの各画素の開口部の外縁周辺の構成を種々検討した結果、従来は製造上の容易性の観点等から反射部の凸部の配置を考慮することなく開口部をほぼ矩形形状に設けていたが、この開口部の形状を工夫することにより、反射に寄与する領域を増やし、表示に寄与しない領域を減らすことでができることを見出し、本発明を完成するに至ったのである。
【００２３】
そこで、本発明は、特に反射部の拡散反射効率を向上させた半透過型液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の上記目的は以下の構成により達成し得る。すなわち、本願の請求項１に係る半透過型液晶表示装置の発明は、各画素に、層間膜上に複数の凸部を有する反射部と、該反射部に囲まれた開口部内に形成された透過部を備えた半透過型液晶表示装置において、前記開口部に隣接する前記反射部の凸部を整列して配置し、前記整列して配置された凸部が切断されないように、前記凸部の裾の形状に合わせて前記開口部を形成したことを特徴とする。
【００２５】
また請求項２に係る半透過型液晶表示装置の発明は、各画素に、複数の凸部を有する反射部と、前記反射部に囲まれた開口部と、前記開口部の内に形成された透過部を備えた半透過型液晶表示装置において、前記開口部の縁は、前記凸部の裾に沿った形状であることを特徴とする。
【００２６】
また請求項３に係る発明は、請求項２に記載の半透過型液晶表示装置において、前記開口部の縁は、整列して配置された前記凸部の裾に沿った形状であることを特徴とする。
【００２７】
また請求項４に係る半透過型液晶表示装置の発明は、各画素に、複数の凸部を有する反射部と、前記反射部に囲まれた開口部と、前記開口部の内に形成された透過部を備えた半透過型液晶表示装置において、前記開口部に隣接する前記凸部の裾は、前記開口部の外縁となっていることを特徴とする。
【００２８】
また請求項５に係る発明は、請求項４に記載の半透過型液晶表示装置において、前記開口部に隣接する前記凸部は、整列して配置されていることを特徴とする。
【００２９】
また請求項６に係る発明は、請求項１〜５に記載の半透過型液晶表示装置において、前記複数の凸部は、裾部が円形状と成っていることを特徴とする。
【００３０】
また請求項７に係る発明は、請求項１〜５に記載の半透過型液晶表示装置において、前記複数の凸部は、裾部が多角形状となっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の半透過型液晶表示装置は、上述のような構成を採用することにより、反射部における表示に寄与しない部分を減らし、拡散反射効率を向上させることができ、また反射光における指向性を減少させ、観察者の視角による明るさの変化を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例及び比較例により詳細に説明する。図７は本発明の第１の実施例に対応し、図８は本発明の第２の実施例に対応し、また、図９は比較例に対応する半透過型液晶表示装置の一画素分の開口部及び反射部を表した平面図である。
【００３３】
図７〜図９において、半透過型液晶表示装置の一画素は、反射電極２６からなる反射部２８と、反射部２８に囲まれるように形成された開口部２４からなり、そしてこの開口部２４内にバックライトからの光を透過する長方形状の透過部を形成している。開口部２４の外縁から開口部２４内の透過部までは傾斜角度が７０°〜８０°程度の急傾斜部分が形成されており、この急傾斜部分表面には反射電極２６の金属膜が形成されている。またこの反射部２８の周囲には走査線及び映像線が配置され（図１参照）、反射部２８と走査線又は映像線との境界部分にも急傾斜部分が形成されている。丸印ないしは六角形状のものは、反射部に拡散反射特性を付与するための凸部の裾の形状を示している。この凸部の裾の径ｄは約１０μｍ程度、凸部の高さｈは約０．５μｍ程度、また、凸部の傾斜角度θ（凸部と凸部との間に存在する平坦部分に対する傾斜角度）は１０°以下に形成されている。
【００３４】
比較例に相当する図９に記載の半透過型液晶表示装置の画素には、長方形状の透過部に対応した長方形状の開口部２４の左右に細い反射部４４及び４５が形成されており、両反射部４４及び４５に形成されている凸部４３はランダムに配置されており、そして一部の凸部は開口部により切り取られた形となっており、その分だけ表示に寄与しない急傾斜部の占める割合が大きくなっていると共に、反射光に指向性が表れて拡散反射特性が劣るようになる。
【００３５】
それに対し、本発明の第１の実施例に相当する図７に記載の半透過型液晶表示装置の画素は、巨視的に観ると長方形状の透過部に対応するようにほぼ長方形状の開口部２４を形成し、開口部２４の長辺側に沿った左右には細い反射部４４及び４５が形成されている。そして反射部４４及び４５に設けられている凸部４３は左右の反射部４４及び４５の略中央部に一定の間隔を保持しながら整列して配置されている。そして微視的に観ると開口部２４の縁の形状はこの反射部４４及び４５に設けられている凸部４３の裾の形状に合わせて反射部の平坦部に食い込むように曲線状ないしは凹凸状に設けられている。つまり開口部２４の外縁に隣接する凸部４３の裾は、開口部２４の外縁の一部となっている。
【００３６】
従ってこの図７に記載されている半透過型液晶表示装置は、反射部４４及び４５の凸部４３は開口部２４のエッジにより切り取られていないため、凸部４３の裾に至るまでの緩やかな傾斜面を外光の反射に利用することができ、良好な拡散反射特性を維持することができる。また開口部２４の外縁に隣接する凸部４３の形状がそのままの形で存在しているため、この部分における凸部４３の反射光は総ての方向に略均一となる。さらには反射部４４及び４５に設けられている凸部４３はランダムに配置されておらず、整列して配置されているため反射部４４及び４５の領域を効率的利用することができる。
【００３７】
なお、開口部２４の外縁形状は反射部４４及び４５に設けられている凸部４３の裾の形状に沿った形状となっているが、これは図７に示すように凸部４３の裾総てに沿った形状ということではなく、凸部４３の裾の一部に沿った形状ということである。したがって上記のように開口部２４の外縁形状は巨視的に観ると略長方形状となっている。また開口部２４の外縁形状が反射部４４及び４５に設けられている凸部４３の裾の形状に沿った形状となっているが、これは必ずしも外縁形状の総てが凸部４３の裾の形状で構成されているということではなく、図７に示しているように凸部４３の裾の形状と隣り合う凸部４３の間の平坦部を含めて開口部２４の外縁形状が形成されているということである。
【００３８】
なお、本発明の第２の実施例に相当する図８に記載の半透過型液晶表示装置の画素は、反射部２８に設けられている凸部４３の裾部の形状を多角形状（六角形状）となした以外は図７に示した第１の実施例と同様の構成を有していると共に、同様の効果を奏するのもであるので、その具体的説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】半透過型液晶表示装置の一画素分の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。
【図４】反射部の凸部の形状を説明する図である。
【図５】凸部の裾部が円形の場合の凸部の位置と反射光の指向性の関係を説明するための図である。
【図６】凸部の裾部が六角形の場合の凸部の位置と反射光の指向性の関係を説明するための図である。
【図７】本願の第１の実施例の一画素分の平面図である。
【図８】本願の第２の実施例の一画素分の平面図である。
【図９】本願の比較例の一画素分の平面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０    半透過型液晶表示装置
１２    ガラス基板
１４    ゲート絶縁膜
１５    半導体層
１６    ＴＦＴ素子
１７    透明電極
２４    開口部（透過部）
２６    反射電極
２８    反射部
３２    走査線
３４    映像線
４１〜４３    凸部
４４〜４６    細い反射部
【図１】
2005157105.tif 000003
【図２】
2005157105.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005157105.tif 000006
【図５】
2005157105.tif 000007
【図６】
2005157105.tif 000008
【図７】
2005157105.tif 000009
【図８】
2005157105.tif 000010
【図９】
2005157105.tif 000011